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鹵化物電解質(zhì)開發(fā)
全固態(tài)電池因其高能量密度和高安全性而成為具有發(fā)展前景的下一代儲(chǔ)能技術(shù)。開發(fā)具有高室溫離子電導(dǎo)率、優(yōu)異化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性、良好正/負(fù)極兼容性的固態(tài)電解質(zhì)是實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池實(shí)用化的關(guān)鍵。鹵化物固態(tài)電解質(zhì)因其優(yōu)異的電化學(xué)窗口、高正極穩(wěn)定性、可接受的室溫鋰離子電導(dǎo)率等優(yōu)勢(shì)，受到了廣泛的關(guān)注。
鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展歷程
鹵化物基固態(tài)電解質(zhì)在室溫下的離子電導(dǎo)率能達(dá)到10−3S·cm−1，且理論離子電導(dǎo)率可達(dá)10−2S·cm−1量級(jí)。鋰離子電池中的鹵化物電解質(zhì)源于在鹵化鋰LiX (X = Br、Cl、F)中引入高價(jià)態(tài)的過(guò)渡金屬元素陽(yáng)離子，調(diào)節(jié)Li+及空位濃度進(jìn)而形成類似Lia-M-Xb類化合物，通過(guò)調(diào)控不同鹵族元素陰離子的組分特性，此類化合物中陰離子骨架一般具有較大的極化率，且與鋰離子的相互作用較弱。理論模擬結(jié)果表明，相比其他固態(tài)電解質(zhì)，鹵化物一般具有較高的氧化還原電位(氯化物>4V vs.Li/Li+、氟化物>6 V vs.Li/Li+)，與高壓正極材料具有更好的兼容性，可以實(shí)現(xiàn)在高電壓窗口下的穩(wěn)定循環(huán)。
干法電極工藝開發(fā)
商業(yè)化鋰離子電池和超級(jí)電容器極片均采用濕法勻漿涂覆技術(shù)制備，存在溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)有毒、回收設(shè)備投資大及涂覆烘箱占地面積大、能耗高的缺點(diǎn)；同時(shí)，極片的涂覆面密度受限。為此，人們開發(fā)了無(wú)溶劑化的干法電極制備技術(shù)。
早在2004年，Maxwell公司成功開發(fā)出活性炭干法電極制備技術(shù)，并在超級(jí)電容器中成熟應(yīng)用。近年來(lái)，科研人員也開始嘗試?yán)酶煞姌O制備技術(shù)開發(fā)鋰離子電池電極。
干法和濕法電極的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比
干法電極
優(yōu)點(diǎn)：無(wú)溶劑，無(wú)需涂覆烘箱和NMP回收裝置，設(shè)備投資低，能耗��；所需場(chǎng)地面積��；電極面密度和容量高，倍率和循環(huán)性能較好；極片內(nèi)阻低。
缺點(diǎn)：技術(shù)尚不成熟，存在專利壁壘。
濕法電極
優(yōu)點(diǎn)：工藝發(fā)展成熟、上下游供應(yīng)鏈完善；技術(shù)門檻低。
缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，烘箱能耗高，設(shè)備占地面積大；涂覆面密度受限，極片易開裂。
針對(duì)固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù)、材料、市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)等方面的問題，中國(guó)粉體網(wǎng)將在昆山舉辦第五屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會(huì)。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè)，科研院校，以及電動(dòng)車、儲(chǔ)能、特種應(yīng)用等終端企業(yè)提供信息交流的平臺(tái)，開展產(chǎn)、學(xué)、研合作，共同推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。屆時(shí)，有研（廣東）新材料技術(shù)研究院/國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司教授級(jí)高級(jí)工程師趙昌泰將作題為《干法電極&鹵化物電解質(zhì)賦能高比能全固態(tài)電池》的報(bào)告。報(bào)告主講人將通過(guò)對(duì)比不同種類固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹鹵化物電解質(zhì)的研究進(jìn)展，還將與大家分享有研廣東院在鹵化物電解質(zhì)開發(fā)、干法電極工藝開發(fā)、全固態(tài)軟包電池共性技術(shù)開發(fā)等方面的研究進(jìn)展。
專家簡(jiǎn)介：
趙昌泰，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士生導(dǎo)師。2017年博士畢業(yè)于大連理工大學(xué)，師從邱介山教授、于暢教授，在加拿大西安大略大學(xué)學(xué)習(xí)工作5年，合作導(dǎo)師孫學(xué)良院士。入選北京市海外引進(jìn)人才計(jì)劃、北京市科技新星、全球top2%科學(xué)家名單。主要研究方向?yàn)槿虘B(tài)電池材料開發(fā)、界面設(shè)計(jì)及軟包電池工藝開發(fā)、干法電極技術(shù)開發(fā)、鋰空氣電池、碳納米材料等。申報(bào)人主持一汽集團(tuán)全固態(tài)電池橫向課題、北京市科技新星計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金以及研究院自立課題，此外還參與了加拿大安大略省研究基金、《中國(guó)制造2025》中-加固態(tài)電池聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、北京市杰出青年基金等項(xiàng)目。在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表SCI論文80余篇，被引用6000余次，H因子40。申請(qǐng)發(fā)明專利15件，撰寫英文著作1章。獲遼寧省自然科學(xué)學(xué)術(shù)成果一等獎(jiǎng)、遼寧省優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎(jiǎng)、挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽全國(guó)二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。受邀擔(dān)任《Frontiers in Energy Research》期刊副主編、《Batteries》期刊客座編輯、《Rare Metals》期刊青年編委以及國(guó)際主流期刊特邀審稿人。
參考來(lái)源：
1.Kaiyong Tuo, Chunwen Sun, Shuqin Liu. Recent Progress in and Perspectives on Emerging Halide Superionic Conductors for All-Solid-State Batteries. Electrochem. Energy Rev. 2023, 6(2), 17.
2.陳帥等.鹵化物固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展
3.張冬冬等.干法電極制備技術(shù)的研究現(xiàn)狀
4.郭德超等.鋰離子電池用無(wú)溶劑干法電極的制備及其性能研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡(jiǎn)）
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